HWS靜壓造型的排氣塞功能和作用

1、靜壓造型工藝中排氣塞的功用和性能1簡介在靜壓造型過程中鑄型壓實分兩個過程， 首先快速通入強氣流，然后是壓實。加砂后，工作臺將砂箱和含型板的型板框一起升起直到壓觸膨脹室(expansion chamber )，在這種情況下，整個鑄型區(qū)域和外部完全密圭寸,這樣，壓縮空氣只能通過型板或型板區(qū)域的排氣塞排出。ftZ 玄鎧.=77丄峠T 丿=一二1一汕'¥-iC ； I i L L t KII- .1 I'斗匚工4衿0 4 1J” AJ 沖 Y：,:丹LI .t JFig事實上，壓實過程有幾個階段，各階段相繼進行(如圖1)。在靜壓閥被打開,壓縮空氣通入型砂后，第一階段，確保砂子

2、均勻的分布在模型周圍，尤其在模型輪廓周圍有好的分布，第二階段，砂子被壓實，空氣流在每個砂團上施加向下的力，使砂柱向下運動，空氣流使砂子流動到模型最低處，內(nèi)部形成的橫向壓力消除、破壞了砂子的達棚現(xiàn)象，在氣流方向緊實度增加，一層層，所以，在離模型最近的地方得到最高的緊實度。靜壓閥打開的時間由模型的復(fù)雜程度、砂子的類型和閥的尺寸決定，可在0.1和1.0秒之間。最終的壓實可以和靜壓閥打開同時進行，也可以延時。壓實時，可以使用一個平帶或一個塑料壓板或水墊或多觸頭，不管什么方法，壓實是液壓操作。靜壓空氣流一耗盡（時間設(shè)定），靜壓閥就立即關(guān)閉?？赡茉趬簩崟r通入二次氣流以提高鑄型強度，這股氣流將進一步使壓實板

3、壓實的型砂層松散，并將其運送到靠近模型表面的重要區(qū)域向有大的變化時推薦使用此方法。通入型砂的氣流通過型板裝置上足夠大的排氣面積排出,當模型在高度方可以在型板框上安置縫隙式排氣塞，如果必要，型板上也可以安置排氣塞。情況下砂型硬度氣流分布/曲. i !ATIII1屮甘： :f !4；a OA）排氣塞在型板上，自由通道 4%B）排氣塞在墻壁上，自由通道 4%C）大的排氣塞，自由通道 8%圖2砂型硬度和氣流的分布，在不同的排氣塞直徑和排氣塞設(shè)置位置不同的排氣面積和排氣塞的安排是很關(guān)鍵的因素，在那兒，型砂被壓縮空氣緊實,圖2的數(shù)據(jù)表明：在排氣塞方向，空氣流攜帶型砂，所以在排氣塞附近，型砂被最大化壓實。通

4、過加倍排氣塞面積，擴大了排氣面積，空氣流有效性明顯提高，所以型板四周緊實度增加。在一系列實驗中也得到相似的結(jié)果：實驗中，為了在一個高120mm的模型上的凹槽處建立合理的排氣面積，數(shù)據(jù)表明（如圖3）：砂型硬度和空氣流有關(guān)，而空氣流又由排氣塞的尺寸和數(shù)量決定。實際經(jīng)驗也表明：對于尤其精確的、深的模型輪廓，有必要開設(shè)大的排氣面積，在隨后的壓實中，對其只有很有限的影響排氣面積3.2%排氣面積5.2%排氣面積7.1%I kiglirJW1I咼度I 靜壓閥打開Fig. 4： Drop ki pressure in llie moultl_ liurdness of inojJd砂型硬度圖4鑄型區(qū)域內(nèi)氣壓降

5、為生產(chǎn)出好的鑄型，開設(shè)總型板面積的1 2%的排氣面積即可。在大多數(shù)情況下，通過在型板臺車(Pattern plate carrier)上開一圈排氣塞即可實現(xiàn)。對于不復(fù)雜的型板，在型板上不必開排氣塞，在調(diào)試新型板時，建議先不要在型板上開設(shè)排氣塞進行成型實驗，然后再根據(jù)實際需要增加排氣塞。靜壓造型工藝中，排氣面積和壓降分布如下圖記錄(圖 4)，在這一系列實驗中，每種情況下，靜壓閥打開的時間都是 1秒。實驗表明：排氣面積占型板面積的1.7 1.9%時，靜壓閥關(guān)閉大約2.5秒后鑄型區(qū)域內(nèi)氣壓降至大氣壓，最后的壓實可以在這一期間進行。2縫隙式排氣塞 2.1 簡介銅制縫隙式排氣塞已經(jīng)在靜壓造型工藝上成功使

6、用。0.3mm寬的縫隙式排氣塞 可以設(shè)置在型板表面（如果在此處必須要排氣塞的話）。排氣塞尺寸不會磨損，可以使用幾年，材料也不會疲勞破壞，它們緊緊鑲嵌在 安裝孔中，幾乎不受任何損壞。但是，銅制縫隙式排氣塞要求定期保養(yǎng)和清潔，排氣塞的堵塞對壓實過程有很大 危害。2.2詳細的設(shè)計和尺寸 排氣塞安裝孔一般是軟材料（木頭、塑料、鋁），鉆孔最小公差至少為0.1mm， 以確保排氣塞不掉出去。型板上排氣塞定位孔深度必須和排氣塞深度完全一致，以防止鑄件表面出現(xiàn)印記，如果不一致將使排氣塞和其他模型表面有高差。銅制縫隙式排氣塞在嵌入模型后應(yīng)根據(jù)模型輪廓研磨，這樣可能使縫隙寬度減t ' ruii Evinn孑

7、 ntlTr.X'/ J,小，應(yīng)使用縫隙清潔裝置或相似的裝置將縫隙寬度開設(shè)到原始值0.3mm銅制縫隙式排氣塞有橫向加強筋由 GH.Zimmermann 制造圖5.銅制縫隙式排氣塞銅制蝶形排氣塞由 Willy Krauss GmbH 公司Beilngries 制造VmI I,I；pm 山 InoK0.1 iri；ii''工LLEfL A . -q排氣塞排氣面積排氣面積排氣面積安裝尺寸直徑mmmm 2%mm 2%mm 2%H， mmd， mm81325.810.621183675102127162025327612292623203430781539223319472779

8、_11185822.848196525.5712_14207022.560197825714_16251072269149329816_2030153229814-820_253排氣塞位置F面是排氣塞布置位置的有關(guān)信息，排氣塞準確位置的安排和數(shù)量由型板輪廓和型板的設(shè)計決定，在靜壓造型工藝介紹過程中，建議和我們的專家討論許多 典型型板系統(tǒng)，花幾個小時去學習并明白排氣塞設(shè)計原理。般，大直徑的的排氣塞優(yōu)先于小直徑的排氣塞 通過自由通道尺寸比較表明：一個直徑為30mm的排氣塞和4個直徑為15mm 的排氣塞或者7個直徑為10mm的排氣塞有同樣的排氣面積 鑒于此，小直徑排氣塞只被使用在大排氣塞無法布置的區(qū)

9、域 例如：肋板室（圖6），各肋板之間間距很窄，只能安排小的排氣塞，實驗也表明：即使排氣面積相同，大的排氣塞比小的排氣塞更有效，圖7數(shù)據(jù)也明顯表明：在型砂的壓實過程中，大的排氣塞有更好的效果。這一點也被實際經(jīng)驗證明。在理想條件下，當使用金屬型板并且砂子性能也比較好，只使用空氣流就可以使型板附近型砂硬度達到如下值。0排氣塞直徑10 mm高度排氣面積4.1%排氣塞直徑25 mm排氣面積4.0%*產(chǎn)亠十4*4內(nèi)5:緬険K離+*U L11 1<3-1 ' 一 .F強6Mould hacilness.Fig. 7圖6砂型硬度圖7排氣塞直徑（mm）砂型硬度（GF）1575_8018_20大約8

10、025_30大約853. 1型板框Cope齊ll=U.，劃”"宀空零多777熾旳m ：宀!.1-1rJi J -1 ;廠U ' - .=_ _*c- - J- Arr evhausTA ir exhaiisr型板框型板框（圖8）在靜壓造型工藝中用于使空氣流從鑄型區(qū)域很好的排出,的設(shè)計應(yīng)適合安排整體型板或分體型板，這樣就可以不需花費大的費用使現(xiàn)存型板適合新的安裝情況，型板的設(shè)計一般比砂箱內(nèi)尺寸小40 70mm，這樣在raltcra plate support型板和砂箱壁之間有20 30mm的距離可以安排一圈排氣塞，足夠使空氣流排出 排氣塞沿著砂箱內(nèi)壁安排，這樣確保所有模型邊緣被

11、很好的壓實«-J ys* 4i -1型板臺車是箱式，其側(cè)壁朝內(nèi)有一定偏距，足夠連接排氣塞孔突出到箱體外部,l側(cè)壁有大的開口使從型板排氣塞排到型VentSeal板臺車上的空氣沒有壓力的排到外面型板必要的支撐上 應(yīng)有大的孔洞用來避免產(chǎn)生凹槽，在那兒容易形成內(nèi)部氣壓 對型板框的生產(chǎn)精度要求很高，因為它對生產(chǎn)高質(zhì)量鑄件有關(guān)鍵影響，所以要 求有特殊的照顧和保養(yǎng)3. 2型板上的排氣塞在型板上安置額外的排氣塞是很困難的，排氣塞和型板側(cè)壁圓角末端的間距將是2mm ,排氣塞之間的距離將根據(jù)廠ft蝴軽蠢/模型的復(fù)雜程度可能在5到15mm ,在任何情況下，這個距離都不能大于排氣塞直徑，排氣塞縫隙將平行于型

12、板壁（圖9 ）。為安裝排氣塞更方便，HWS發(fā)明了一個簡單的中心鉆孔裝置，用于鉆排氣塞孔排氣塞直徑導套中心鉆©D mm©H mmx©d mmLmmmm81216100101416+12161615015191.51018221.51012020241.510+25292102003034210L=：n int 尸 r / :-X /- / <C.'cllLfC punchL：p 他 liiQ 審id Rffllit 訓 lieS圖103.3極限的利用模型區(qū)域靜壓造型工藝允許極限的利用模型區(qū)域， 和別的圖9壓實工藝相比，模板的邊緣可以很靠近砂箱內(nèi)壁，大的

13、排氣塞安排在此位置，使氣 流有效性最大，在異常情況下，排氣塞可能被型fl11flIff圖11Fi牛型板和砂箱壁的間距 A或者兩型板之間的間距由型板高度H決定（圖12）F面是型板布置的指導距離，這些值將根據(jù)型板的設(shè)計和型砂的質(zhì)量而變化I. f IVWLU ¥ 04 J UUHUIU""丄后 ULI Lllfpattem design and die 苦mid qiiaHly,ElciiLUp min.1TDiiiEance /V inmVinirriuiiidixlLJKt圖123 . 4模型的極限情況在型板有窄且深的凹槽時，大直徑的排氣塞可能一個緊挨一個，在異常情

14、況下 有可能被模型覆蓋，在這些模型區(qū)域的排氣面積大約是 8%（圖3） 3.5排氣塞的不同影響實驗表明：大排氣塞在小排氣塞附近以及排氣塞堵塞對壓實過程的影響 塞安排在小排氣塞附近將增加他們的有效性，如果有三個排氣塞被堵塞，大排氣，砂型硬/ 、 a- I ” M祥JII?.、3； 'It 尋 s1 躺K弟亡:尋蘆h圖14度將驚人的下降V : r -% 4-呀一一產(chǎn)vT：. 咯KJ； r心汙釦、垃迪二石.護-.y簾班二7 W _ IFig. 15所有帶”的標記都被De Globe執(zhí)行也在各種出版物上出版最好的事例：安排排氣塞制造帶有肋板的電機殼，通過大的排氣塞圍繞型板，砂型 硬度增加靜壓造型

15、工藝可以根據(jù)以下比率 形成圓的砂柱 砂胎高/直徑二H/D=2.5/1型板拔模斜度是0.5O在砂柱周圍必須有足夠的排氣塞面對圓砂柱，建議安排的排氣塞 以下給的是在這個區(qū)域安排的排氣塞的最大尺寸和數(shù)量的參考值大多數(shù)場合下，較少的小排氣塞已足夠他們將根據(jù)提供的設(shè)計數(shù)據(jù)安排，既不松又可最大的增加排氣面積-nVi*rsion I> r yI ；、遍V;rsion 1ft"z工易心a潔弓-' ”-,Version III.弋汽/.= 'i'”' I ；.一賞類別砂柱直徑©F mm排氣塞數(shù)量排氣塞直徑©D mm間距A mm孔節(jié)距I20115

16、-25120-30125-35130-n4041216-5041520-6042025-m70718-4680720-5290725-60100725-64.7 長砂條(Sand Cross Pieces)Ill,* 1 -"1 1!11 !l'l ” ij1' 1 1 1丨 * "'3在兩個型板之間造出窄的砂條，必須安置足夠多的排氣塞確保足夠大的排氣面 積（圖18）當安置型板時，要考慮型板之間的間距（詳見3.3）建議為長砂條安置的排氣塞如圖示砂條寬度排氣塞直徑節(jié)距B mm©D mmT mm252025302530353035403035以

17、上所有建議都假定：型板適合高壓造型，型砂有好的壓實性能4排氣孔的連接孔為了確保排氣孔不產(chǎn)生內(nèi)壓，排氣塞后的連接孔必須無瓶頸或堵塞4.1在厚壁零件上的連接孔如果連接孔通過厚壁或者肋板，為了防止內(nèi)部產(chǎn)生壓力，連接孔外部應(yīng)擴大，從其另一面擴鉆，將比排氣孔直徑大5mm排氣塞直徑連接孔壁厚©D mm©D mm©B mm>Hmm8510_126010610_158012812_1880159_1115_201001812_1418_221002014_1620_251502516_2025_301503020_25301504.2平的型板平型板放置在支撐框架上，應(yīng)注意支

18、撐框架不能覆蓋連接孔，如果有覆蓋，在型板反面應(yīng)開孔（圖20）4.3肋板類型板在使用肋板類型板時，要求肋板和外部有相通的部分，如有必要，部分肋板將 割斷以提供必要的通道/丫Fig. 195靜壓裝置incorrectif -r / Zincorrect坊 72. /.<-x-I5tiFPPrtJ.v原理上，所有靜壓造型機的壓實裝置是相同的（圖11 和 Th r -.-LT卜會E_L_比廠jk D ： _”斯護餾陰V f ,1 L - 譏'亠r，. J I -二-I 卜 口1Fig. 20correct'、I 2、-、'、 、 、Recess mitkd 14n the

19、 ribF 怡.2122)每個造型機裝配有一個進氣閥A，它確保足夠量的氣流在瞬間得到，同時防止空氣壓縮機內(nèi)的氣壓下降，氣閥直接安裝在機器上以使提供給機器的壓力下降最小，在氣閥和壓實裝置之間的管路上有一個開關(guān)閥作為靜壓閥“B “$ 2 >-靜壓閥打開的時間有電氣程序編程控制，為了1保持氣流消耗最小 2從排氣塞區(qū)域快速排氣靜壓閥打開的時間應(yīng)盡可能短 在高的復(fù)雜的型板，打開時間可以漸增直到達到足夠壓實力 上下砂箱的靜壓閥打開時間可以分別設(shè)置 在慢速運行造型機時，氣流從型板框或型板的排氣塞排出在快速運行造型機時，通過排氣塞排氣的時間不夠，這時候有一個卸壓閥“C “ 當壓實板或多觸頭已壓到型砂表面時，卸壓閥才能打開，如果閥在別的時間打 開，擴散的空氣可能再一次松散壓實的型砂6 .靜壓壓實順序0.2-0.5S0.2-0.8S0-1S1-3S0.1-0.3S填滿砂的砂箱和余砂框壓觸膨脹室，壓實過程開始壓實工作臺升起壓著型板裝置，砂箱和余砂框接觸膨脹室，“壓實工作臺升起” 的信號使延時開始，延時的目的是確保靜壓閥在造型室（mouldingcompartment）完全密封的情況下打開，在這個時間末，靜壓閥打